伴隨著數字經濟蓬勃發展帶來的產業數字化浪潮，物聯網技術迎來快速發展期，2022年8月我國移動物聯網連接數首次超過移動電話用戶數，正式步入年來，隨著千行百業感知需求的持續增長和感知場景的不斷細分，感知技術在以下領域的技術瓶頸凸顯，制約了產業進一步發展：一是垂直行業發展帶來新應用場景，感知設備需要拓展感知范圍、提高感知精度、增加可感范圍；二是物聯網終端空間有限，感知設備體積需要進一步壓縮；三是智能化發展需要傳感器集成通信、供能、校準、處理等更多功能，提供更多服務；四是當前有線感知技術是多學科、多技術、多領域的融合體,產業鏈覆蓋材料、電子、通信、計算機軟硬件、機械、理論數學等領域。為滿足各類應用對感知能力的需求，近年來先進感知技術不斷發展，通過對機理、材料、工藝和算法等四個方 感知新機理是指基于物理、化學、生物的基本效應，采用新的感知機理，提高傳感設備的感知范圍、靈敏度、精確度和響應速度等核心性能指標，以滿足不斷變化和發展的行業應用需求，近年來重要創新包括無源感知技術、通感感知新材料是指不同于傳統金屬材料以外的，可用于響應環境變化并傳遞電信號的新型材料，是傳感技術未來的重要發展方向之一，主要包括柔性傳感感知新工藝是制作傳感器件實體的重要步驟，工藝的發展可以使技術創新不止停留在想法層面，而是完成工程化實現，目前業界主要關注智能微系統工藝及激光直寫共形制造工藝。隨著物聯網技術的不斷發展，應用場景不斷拓展，用戶對于傳感能力的要求越來越高，但傳感器硬件的開發周期較長，難以快速滿足市場需求。因此，各傳感器廠商逐漸從單純圍繞硬件競爭，進入到圍感知新算法可用于提高傳感精度，或以原始數據為基礎實現新的感知能在上述四類技術創新基礎上，先進感知將持續強化自身能力，向著微型化、集成化、無線化、智能化趨勢發展，以實現高精度、大量程、小體積、抗02先進感知新機理無源感知通感一體量子傳感pnRT1在先進感知新機理方面，無源感知、量子傳感和通感一體是其中典型代表技術，在低空經濟、智慧城市、航空航天、智慧醫療和生物醫學等領域具有極大應用價值。無源感知利用無源物聯免電源、易部署技術優勢，極大的地降低特定場景的感知成本，拓展感知廣度；量子傳感通過量子效應提高感知精度，具有非破壞性、實時性、高靈敏性、穩定性和多功能等優勢；通感一體通過將無源感知是一種不依賴傳統電源的傳感技術，通過解析無線信號的反射和散射，基于相位信息與傳輸距離和信號載波波長的關系，推斷出目標狀態變化，以實現周圍環境變化的細粒度感知[1]。無源感知技術按照部署方式分為綁定式感知和非綁定式感知，綁定式感知主要指無源標簽綁定在感知目標上，根據標簽的感知信息來推感知目標的位置變化、微狀態變化等信息。非綁定式感知不對感知目標綁定任何標簽等設備，利用感知目標對標簽信號的反射影響，類、回歸等推理過程。傳統的建模推理方法由于泛化性的需求導致模型相對簡03類結果之間的非線性關系。結合AI技術后，基于深度學習、強化學習等智能化魯棒的泛在智能感知機制[2][3][4]。二是與新材料和新技術的結合。正交頻分復用（OFDM）、可見光通信（VLC）、氣敏材料等技術的應用，為無源感知技術帶來了新的發展方向。其中，OFDM技術通過多載波傳輸特性，增強了RFID系統的傳感能力[5][6]，使得在不增加硬件成本的情況下，能夠并行收集多維度的傳感數據。VLC技術則利用照明設備進行數據傳輸[7]，為無源RFID標簽提供了新的通信方式，實現了可見光與RFID標簽之間的創新通信。此外，氣敏材料等環境敏感材料與RFID標簽的核心指標，可引導技術優化，提升目標信號此外，基于感知信噪比模型，無源感知技術將能夠拓展其應用范疇，包括物體姿態追蹤、人體微動作感知和生命體征監測等，同時在感知精度上實現從由于無源感知不帶電源的特性，其極易受到環境的干擾，導致感知精度降 04低，并且感知對象單一，難以全面刻畫感知目標的狀態，無法實現泛化魯棒的目標感知。未來，為解決上述問題，無源感知將呈現以下發展趨勢：一是利用多個標簽構成陣列來解決環境干擾問題，通過構造多條信道保證感知的魯棒穩定，消除環境因素的干擾；二是將無源感知與視覺等其他模態感知技術進行融合感知，實現優勢互補，提升感知魯棒性；三是提升單標簽性能，通過在標簽無源感知技術廣泛應用在智慧康養、智慧醫療、航空航天、智慧城市等場景中。針對智慧康養場景，無源感知技術實現家庭場景下無感式的呼吸、心跳檢測，實時監測家庭成員的健康狀態，對異常情況及時告警。針對智慧醫療場景，無源感知實現輸液瓶液位的實時監測，解決了人工記錄效率低、時效性差等痛點問題，減少醫療事故的發生。針對航空航天場景，無源感知實現有效載荷運行狀態實時監測，提升載荷實時監控和故障處置效率。針對智慧城市場景，無源感知實現了地下管廊中人員的精準定位，提升城市生命線智能化管理傳統心跳和呼吸的監測方法包括佩戴專門的可穿戴設備或者利用雷達、wi?等無線通感技術進行監測，存在可穿戴設備需要定期充電、無線信號無法區分多人身份等問題。無源感知通過在胸前部署標簽陣列濾除環境的噪聲，利用算法從信號中提取心跳和呼吸所對應的信號，再從信號中計算心率和呼吸頻率的具體值，從而實現對心跳和呼吸的無源感知。相較于可穿戴設備具有非侵入、非接觸、免充電的優勢；相較于基于雷達、wi?的通感融合技術相比，可05輸液時滴速監測精度要求高、人力開銷大，基于無源感知技術，通過內置無源標簽的滴速檢測裝置，自動、便捷實現滴速監測。其中一個標簽為感知標簽，用于捕捉液滴滴落帶來的信號變化，而另一個為參考標簽，用于感知外界環境的多徑干擾，基于信號差分的思想設計算法排除外界干擾、提取輸液液滴圖4基于RFID的輸液滴速監測系統DropMonitor[10] 06空間站作為復雜的航天器系統，其運行管理涉及環境控制、能源管理、生命保障、科學實驗等多個方面。我國空間站科學實驗艙中部署有實驗柜、供電柜、流體回路設備等大量儀器設備，儀器狀態對于空間站平穩運行至關重要。空間站對電池有嚴格的管理要求，對無源化有強烈需求。基于無源感知技術的智能微系統設備，通過非侵入式安裝，實現了對多種柜體有效載荷狀態、環境溫濕度的實時監測，發現異常能耗情況時，提前運維預警，填補了國內航空航圖5空間站中無源感知部署方案城市綜合地下管廊環境復雜、空間狹窄，巡檢人員存在缺氧、高溫、有害氣體泄露等潛在危險，實時精準的人員定位有助于快速定位事故發生位置，及時開展救援。利用無源感知技術，在管廊內壁均勻部署無源感知標簽，巡檢人員經過標簽影響無線信號衰減和多徑效應，將接收端信號特征變化結合機器學習、多參數融合等AI技術，構建CSI信道分析模型，分析人員精準的位置信息，實現<2米精度的人員定位。另外，在管廊內需要進行環境監測和能耗管理07的點位布放無源無線智能感知終端，即放即用，實現對溫度、濕度、能耗等感知數據的按需采集和自動化上報，解決了傳統傳感器需插線供電，移動性不40。2.5m2.5m工卡簽圖6無源無線人員定位方案2.2通感一體隨著無線通信系統的不斷演進，未來6G圖7通感一體技術示意圖將不僅具備連接萬物的通信能力，還將具有無所不在的感知能力，其核心通感一體tions,通感一體)是一種通過共享頻譜和硬件來實現通信和感知兩種功能的技術[11],既可以圖7通感一體技術示意圖實現對于無設備的目標檢測和追蹤，提供更加泛在的定位服務；又可以實現對 08作為6G的關鍵技術，通感一體技術近年來在理論技術和應用技術方面取得在理論技術方面，關于通感一體整體性能指標的研究引發了越來越多的關注，傳統無線通信基于信息論，而傳統無線感知基于估計理論的指標和極限，為了融合兩者，可以將通信指標替換成等效MSE或感知指標替換成信息估計速率，從而實現指標的融合。為解決替換后指標可靠性降低的問題，業界探索建立容量-失真函數，利用一定感知失真下的通信容量來表征通感一體系在應用技術方面，國內已面向5G-A演進對和應用示范。通感一體基站可以為低空經濟提供有效的監管手段，通過全天候，無死角，高精度和低成本的感知能力，實現基于通信網絡的無人機的檢測定位和黑飛監控。此外，通感一體技術在陸地和水域的場景上也進行了大量的盡管近年來通感一體技術持續取得進展，但在組網干擾和分辨能力上仍面臨挑戰：在組網干擾上，在目前的小范圍組網測試中，由于基站感知工作態時的發射功率較高，低空探測時的仰角也較高，導致其對于周圍通信基站的干擾影響嚴重。此外，多基站協同感知時彼此干擾的消除也成為一大挑戰。在分辨能力上，基站受限于自身的孔徑大小，很難實現極高分辨率感知，導致目前感知應用大多都屬于檢測定位類。環境重構類的應用需要極高的分辨率，需要研發如何利用多基站資源甚至運動的用戶終端來構建協同感知模式，形成巨大的近幾年，3GPP、ITU等標準組織對通感一體應用場景展開了深入的研究并發布了相應的研究成果[12][13][14]，將場景分為三類：一是檢測、定位和跟蹤類，以檢測目標有無、感知目標位置和速度為基本檢測特征，包括無人機、車輛、09姿勢識別等。三是環境監測，包括降雨監測、洪水監測、環境重構、微形變監典型場景A：低空經濟——無人機（UAV）檢測面向低空經濟發展需求，利用信息通信基礎設施泛在特性，對無人機進行檢測管理，可有效提高監管效能，具體方案包括：一是無人機入侵檢測，支撐機場、政府、研究所、軍事區域、高鐵站等敏感區域的高級別管控要求。二是無人機路徑管理，綜合感知無人機位置、高度、航向、速度等信息，若發現與原計劃飛行軌跡不符，則引導回歸正確航跡；構建3D地圖或障礙信息，當無人機接近障礙物（例如樓宇、山體），引導無人機調整飛行路線，避免碰撞；同一區域存在多個無人機時，根據各無人機的位置、高度、航向、速度等信息，預測其航跡，若預計無人機間將發生沖突，則給出沖突告警，此類技術廣泛應（b）無人機航線保護（a）無人機非法入侵檢測（b）無人機航線保護（d）無人機防碰撞（c）無人機飛行軌跡跟蹤（d）無人機防碰撞圖8感知UAV四類典型用例 在智能交通場景中，隨著車輛智能化越來越高，需要車輛或網絡掌握更全面的信息以便輔助自動駕駛。單車雷達或攝像頭識別具有感知范圍受限、感知盲區大、感知實時誤判大等缺點。利用移動通信網絡廣域覆蓋、組網能力強等特點，對車輛或行人進行較大區域的連續感知識別，為自動駕駛和交通管理提（b）行人檢測（a）車輛信息統計（b）行人檢測圖9車輛和行人檢測示意圖典型場景C：設施微形變監測圖10檢測橋梁微形變示意圖2.3量子傳感量子傳感是與量子通信、量子計算并列的三大量子力學技術之一，其利用量子力學原理中微觀粒子相干性、糾纏性、量子疊加等特性，實現對物理量的超高精度測量。不同于傳統傳感器，量子傳感器可以突破經典測量的統計極限，通過對微觀粒子量子態演化過程的操控進一步提高靈敏度，降低噪聲，從而在極小的物理變化中獲得可靠數據，提升測量精確度[16]。近年來，量子傳感在滿足高精度定位、計量和測量方面的需求中扮演了重要角色，例如水下或地下導航、非侵入式醫學成像、地質勘探及基礎科學研究等[17][18]。當前，量子傳圖11分立性(分立能級)、相干性(量子疊加態、糾纏態)、隨機性(量子噪聲）[19]近年來，量子傳感技術在時間基準、磁場感應和重力探測等多個領域取得一是量子原子鐘的發展。原子鐘在量子傳感的時間同步和高精度計時方面十分重要，研究團隊通過利用原子之間的光頻共振，改進了光頻梳和激光系統傳統的微波原子鐘，使其在導航、深空探測和基礎物理實驗中被廣泛應用。例 如，在GPS拒止環境下提供高精度導航定位信號服務，或是檢驗廣義相對論和圖12微波原子鐘、光頻原子鐘及原子核鐘[21]我國是世界上地質災害最嚴重、受威脅人口最多的國家之一，同時擁有7萬余座露天礦山、9萬座各類水庫、大量高鐵橋梁及超高層建筑，這些設施的安全監測關系國計民生。通感一體技術為這些設施的檢測提供了一個潛在方案[15]，通過長期監測設施的微小變化，觀測設施質量、使用情況以及風險，保障二是原子磁力儀的技術進展。原子磁力儀在近年來的技術改進使其在生物溫下進行高精度的磁場檢測，避免了傳統磁力儀中對超導冷卻的依賴[22]。NV色心磁力儀可以在檢測腦磁圖（MEG）和心磁圖（MCG）時提供毫米量級的空間分辨率和毫秒量級的時間分辨率，使得它在神經科學和心血管疾病的檢測三是量子重力傳感器的最新應用。量子重力儀近年來在地質勘探和資源監測中表現出更高的靈敏度，基于冷原子干涉的重力傳感器可以檢測到極小的重力變化，并用于監測地下資源和結構的變化，已經成功應用于地下礦藏的探測、地震前兆的監測等任務中。研究團隊通過改善傳感器的噪聲抑制能力和測量精度，使得這些設備能夠穩定運行更長時間，并提供更加精確的重力變化數盡管量子傳感技術展現出廣泛的應用前景，現階段的研發仍然面臨諸多挑失去量子效應是技術進一步成熟的關鍵；二是研發及生產成本等問題限制了量量子傳感技術近年來的進步為多個實際場景帶來了變革性的應用。這些新興應用場景涵蓋了從導航定位到環境監測、再到生物醫學等多個領域，在提升數據精度、延長傳感器運行時間以及降低操作復雜性等方面已經展示了獨特的價值。例如，量子慣性導航系統可在無衛星信號的情況下提供穩定的導航服務；原理磁力儀、重力儀等在遙感探測、基礎物理研究中引入了全新的測繪手段；量子磁力儀則用于非侵入式醫學成像，提供了更高精度的生物磁信號檢圖13量子傳感器面臨的適應性約束條件示意圖[24] 典型場景A：導航與定位量子慣性導航系統為GPS不可用或信號受到干擾的環境提供了可靠的解決方案，基于量子陀螺儀和量子加速度計，精確測量設備的旋轉和加速度變化，在無需依賴外部衛星信號的情況下，提供連續、高精度的定位信息。與傳統的慣性導航系統相比，量子系統能夠更長時間維持精度，減少了由于漂移效應帶來的誤差累積問題[25]。無人機，潛艇和深海探測器也已經開始嘗試使用量子慣性導航系統，以應對水下復雜環境下的導航需求。由于該系統能夠抵抗外界干擾并在極端條件下運行，它特別適合在GPS信號被屏蔽或干擾的環境中工作，例如戰時環境或偏遠地區[26]。這種量子導航技術的應用為未來的無人駕駛、軍典型場景B：遙感探測與基礎物理研究遙感探測是量子傳感技術的重點應用方向之一，主要代表技術包括原子磁傳感器和原子重力儀，在地球磁場和重力場的高精度測繪、航空物探、磁異常和重力異常檢測中也發揮著重要作用。原子磁傳感器可以為本地和遠程傳感和測繪提供高性能磁場測量能力，如激光導星技術[27]，即通過向大氣中發射激光來創建人造導星。量子傳感器在基礎物理研究中的應用也愈發重要，例如基于原子鐘的時間同步系統還支持超長基線干涉測量，從而實現如黑洞觀測等極限天文觀測能力。此外，量子傳感技術在諸多前沿物理探測領域，特別是在暗物質、暗能量及其他基礎物理實驗中逐步嶄露頭角[28]。典型場景C：醫學診斷在生物醫學領域，量子傳感技術為非侵入式診斷和生物磁信號檢測帶來了精確測量，為心磁圖和腦磁圖檢測提供了更高的時間和空間分辨率，甚至可達單個分子級別[29]。與傳統的醫學成像設備相比，量子磁力儀無需依賴超導磁體和冷卻設備，因此操作更加便捷，成本也得到了顯著降低[30][31]。在腦磁圖領域，量子磁力儀能夠檢測到神經元活動產生的微弱磁場信號，從而實現對大腦功能的實時監測，不僅可以用于診斷癲癇等神經系統疾病，還能夠幫助醫生在 先進感知新材料柔性傳感觸覺傳感DnRT92.4柔性傳感隨著智能可穿戴設備、柔性電子技術發展，對傳感器柔韌性、適應性和集成性提出更高要求，推動柔性傳感技術快速發展。柔性傳感技術利用柔性材料和微納加工技術，制造能在受力、形變、溫度變化等刺激下產生可檢測電信號的傳感器。其工作原理基于材料的壓阻、電容、壓電等效應[32]。相較于傳統剛性傳感器，柔性傳感器具有更好的柔韌性、可穿戴性、輕量化和適應復雜表面的能力，易于集成和大規模生產。柔性傳感器在健康監測、智能服裝、機器人、環境監測等領域有廣泛應用，為智能化生活和工業自動化提供了關鍵技術圖14柔性傳感器的結構示意圖 柔性傳感技術通過提供靈活、舒適的感知交互方式，增強了設備的功能性和適應性，已廣泛應用于健康監測、智能穿戴、環境監測等領域。在醫療領域，它通過可穿戴設備實時監測生理參數，提高疾病預防和治療效率。在消費電子市場，柔性傳感器使設備更貼合用戶，提升用戶體驗。在環境監測領域，在慢性病管理中，柔性傳感技術通過健康監測手環和生物兼容性的電子皮膚等柔性可穿戴設備，提供長期的、不受限制的監測，實時跟蹤患者的生理參數，如心率、血壓和血糖水平，實現連續的健康監測，有效提高診斷準確性，使得個性化治療成為可能，以脈搏波檢測為例[36]。柔性脈搏傳感器能夠長期實時監測心血管狀態，它將脈搏跳動的壓力信號采集并轉換為電信號，經過放大和調理后，得到脈搏跳動的完整波形。通過微結構設計，如微毛結構，增強與不規則表皮的有效接觸，最大化信號放大作用，從而提高信噪比。與傳統的脈搏監測方法相比，柔性傳感器因其貼合性好、信號傳輸無線化等特點，在不影響人體運動狀態下長時間采集心電數據，并實時傳輸至監護終端進行分析處理，大大提高了監測的便捷性和準確性。此外，柔性傳感器的高靈敏度和快速響應能力使其在監測心率變異性（HRV）等細微生理變化方面展現出優勢，這為個性化醫療和健康監測提供了強有力的技術支持，具有重要的臨床價值和廣圖15柔性傳感器應用在脈搏波監測 典型場景B：智能穿戴領域柔性傳感技術極大地豐富了可穿戴設備的功能并提升了用戶體驗。通過集柔性傳感器的輕量化和定制化特點也使得智能穿戴設備設計更加多樣化，能夠提供更加直觀和自然的交互體驗。這些改變不僅提高了智能穿戴設備的市場接圖16柔性傳感技術在智能穿戴領域中的應用典型場景C：環境監測領域20應用提高了數據收集的精確度和響應速度，為環境保護和資源管理提供了強有2.5觸覺傳感觸覺傳感技術是模擬人類觸覺，基于壓阻、電容、壓電等效應，將機械刺激轉換為電信號，檢測接觸力、滑動、溫度等物理量，使機器人能夠理解和響應實體環境。觸覺傳感的優勢在于高空間分辨率、多模式感知和豐富的觸覺信息，提供比傳統傳感器更精細的感知能力。觸覺傳感技術有效提高機器人的靈巧性，提升機器人與人類互動的安全性和有效性，廣泛應用于醫療手術、工業圖17三維觸覺傳感器的結構示意圖[38] 目前觸覺傳感技術面臨的難點主要包括提高傳感器的空間分辨率和靈敏以下幾個方向：一是傳感器的材料和結構設計將更加精細化和多功能化，以實現更高的靈敏度和分辨率。二是多模態傳感技術的融合將使傳感器能夠同時檢觸覺傳感技術已廣泛應用于醫療手術、服務機器人、消費電子等領域。在醫療領域中，觸覺傳感器輔助進行微創手術，提高了手術的精確性和安全性。服務機器人通過觸覺反饋，提供更加人性化的交互體驗。在消費電子中，觸覺觸覺傳感技術在醫療領域的應用帶來重要的變化，尤其是在手術和康復治22提供類似于直接接觸人體組織的感知能力，增強了手術過程中的交互性和可靠性，也解決了傳統微創手術中醫護人員可能暴露于放射線和整形外科危害的問觸覺傳感技術在機器人靈巧手技術領域極大地提升了交互能力和任務執行圖18觸覺傳感器在服務機器人領域的應用[39] 23典型場景C：消費電子領域覺反饋技術被集成到智能手機和游戲控制器中，增強了用戶操作的沉浸感和真傳感技術將在未來的電子產品中得到更廣泛的應用，從而進一步推動消費電子圖19觸覺傳感在消費電子領域的應用[40]24先進感知新工藝激光直寫共形制造工藝智能微系統2.6激光直寫共形制造工藝隨著航空航天、醫療健康等領域對傳感器需求的多樣化發展，傳統濺射工藝制造技術對新材質襯底適應能力不足、大面積制備與共形制備能力不足、設計驗證周期長等缺點逐漸顯露。尤其是空天高溫環境參數監測、人體健康監測等領域使用的高溫環境可共形傳感器，大面積柔性傳感器陣列，傳統傳感器缺乏有效的解決途徑，亟需高適應性、高可靠度、大面積、可共形的傳感器制造技術，適應未來傳感器更高效費比、更強襯底適應性、更大制備區域的發展需求。激光直寫共形制造技術利用光刻、光（熱）固化、光化學反應原理實現電子材料的高效成形，能夠在粗糙、曲面襯底上快速地大面積制造敏感膜層，是開發極端環境傳感器、曲面共形傳感器、特種柔性傳感器、生物傳感器的優勢方法，在高速飛行器氣動參數原位測量、葉片、舵翼曲面參數獲取、醫用可穿近年來，激光直寫共形制造技術取得新進展涉及微機電、微能源、信息處聚酰亞胺與納米銀兩類材料，采用256噴頭陣列化噴墨打印，大大提高了制備效率，分辨率可達35微米，其陣列化與集成化思想彌補了單頭直寫效率不足的圖20NanoDimension展示的平面換能器、三維集成電路、WiFi熱點25Frauhofer激光技術研究所研發在支撐結構的表面逐層直寫絕緣介質材料與功能材料，然后采用激光對其進行選擇性熔覆，最后再與成熟的電路板互聯，讓傳統的機械結構具有感知能力，用于火車門機構、初級和偏航阻尼器、圖21Frauhofer直寫制備小批量壓電傳感元件并將分立的元件集成在擴音電路上圖22Frauhofer在類鐵軌結構上直寫的開發的SenseTrAIn集成傳感器系統在高溫環境特種測量領域，MesoScribe公司研制在渦輪葉片等結構制備溫度傳感器，采用等離子熱噴涂技術，將材料加熱至熔點并將其在高壓氣體的作用下噴射到襯底表面。等離子熱噴涂的理論溫度上限可達3000℃,該技術最大的優勢是可適應材料庫充裕，產品可耐高溫，例如氧化鋁、氧化鋯、氧化鉿陶瓷和W、Pt、NiCr、Au、Ag、Cu等金屬，產品大多用于軍工、航天工 26圖23熱噴涂直寫技術在曲面圖24熱噴涂直寫制備的共形熱電偶、熱電堆、應變柵傳感器典型場景A：航空航天領域27典型場景B：醫療健康領域在醫療健康領域與仿生機器人領域，基于激光直寫共形制造工藝制造的柔性襯底的可拉伸變形特性使其能適應人體外表皮膚、衣物、仿生機械臂的柔性折疊或拉伸行為，同時具備溫度、壓力、剪切力、濕度、氣體、體液等多維感知能力[43][44]。激光直寫通過激光化學法原位生成石墨烯或通過激光燒結原位固化金屬（Ag、Pt、Cu）或陶瓷（ZnO、圖26激光直寫多維信息融合傳感器SnO2、MoO2）基液相電子材料，實現多維信息傳感的能力，為實現觸覺/嗅2.7智能微系統隨著物聯網、微電子等技術的飛速發展，終端設備正朝著微型化、高度集成、無源化及智能化方向不斷邁進，智能微系統技術在此背景下蓬勃興起。智能微系統通過先進封裝與加工工藝，將圖27智能微系統典型架構傳感器、處理器、通信組件及供能模塊等核心器件集成于微小物理空間內，具備信息的獲取、處理、通訊、執行以及能源供給等多種功能，顯著提升了系統圖27智能微系統典型架構高集成度、低功耗、智能化的特點，在航空航天、工業制造、醫療健康、智慧 28四是供能技術方面，智能微系統通過多源復合的能量收集、存儲與釋放機五是通信技術方面，智能微系統普遍采用高效的無線通信技術實現信息通通過反向散射機制反射射頻信號傳輸數據，與智能微系統的低功耗需求高度契智能微系統領域近年來已取得了諸多技術突破，但目前仍處于技術發展的感器組成的模塊或整機將逐漸被高集成度的異質異構集成微系統所取代，智能29當前，智能微系統領域的科技創新與產品創新正處于蓬勃發展之中。在醫智能藥丸是一種利用了智能微系統技術、能夠進入人體內部進行藥物傳輸、生理監測或醫學檢查的智能微型裝置。在藥物釋放控制方面，智能藥丸集成微型傳感器、微處理器和微型泵等技術，根據體內環境的實時變化（如pH值、溫度、壓力等）來觸發藥物的釋放，實現體內的精準給藥，從而提高藥物的生物利用度和治療效果。在體內成像方面，通過將智能藥丸集成微型成像設備，跟隨胃腸肌肉的運動而在體內進行實時成像和傳輸，有助于醫生對消化道疾病進行更準確的診斷。在生理監測方面，通過智能微系統技術將超低功耗處理、無線傳輸技術與葡萄糖動力燃料電池、電化學傳感相結合，形成具備能量收集、生物傳感和無線遙測功能的智能藥丸，幫助患者無痛、便捷地監測胃腸圖28智能藥丸內部構造 30微納衛星通常是指質量在1kg~100kg以內，具有納衛星對功能密度要求極高，這與智能微系統的特性相匹配，因此智能微系統技術在微納衛星領域的應用正逐漸成為研究和應用熱點。相對傳統衛星，微納衛星具有尺寸小、重量輕、開發周期短、研制成本低、技術更新快、靈活機動性好、生存能力強等優勢，在地質勘探、環境與災害監測、交通運輸、氣象服務、新技術試驗、航天工程教育等方面應用前景廣闊，也是各國航天裝備體系建設的重要方向之一[1]。我國率先開展了微納航天器的首次將三軸穩定方式用于25kg以下的微小衛星。成功研制并運行了國內第一顆納型衛星NS-1衛星，也是當時世界上在軌飛行的最小“輪控三軸穩定衛星”。2015年研制并發射了NS-2（10公斤量級）MEMS技術試驗衛星，成功開展了基于MEMS的空間微型化器組件試驗研究。目前，如MEMS磁敏感器、MIMU先進感知新算法腦電傳感算法光纖傳感算法pnR2.8腦電傳感算法隨著醫學領域對大腦工作機制的深入研究，以及人們對腦機交互需求的日益增長，腦電傳感算法成為獲取并解析大腦活動的關鍵手段。腦電傳感算法獲取大腦神經元活動產生的微弱電位變化（即腦電信號），進行特征提取和模式識別，實現對個體思維、情緒等腦內活動的解讀。腦電傳感算法時域分辨率及靈敏度高，能夠實時記錄、解碼和分析大腦活動，直觀可靠地反映大腦的狀態一是算法精度不斷提高。研究者們引入共空間模式（CSP）、黎曼幾何和溯源分析等方法，有效提取腦電信號時域、頻域和空域特征，提高識別準確性。此外，隨著人工智能和大數據技術的蓬勃發展，循環神經網絡（RNN）、感算法之中，AI模型對腦電特征進行自動學習與深度挖掘，極大提升數據分析二是算法實時性不斷增強。研究者們設計了輕量級卷積神經網絡EEGNet32提升算法速度。LPEEGNet[47]進一步優化，減少了計算量和內存訪問操作，提高了吞吐量，降低了FPGA帶寬限制造成的性能損失。得益于高性能計算技術和優化算法的不斷革新，腦電傳感算法能夠實現近乎實時處理反饋，促進了腦三是腦電與其他生理數據的多模態融合傳感。由于大腦神經活動的復雜近年來，研究者們將腦電數據與其他生理數據相結合，如眼動追蹤、面部盡管腦電傳感算法取得了顯著進展，但仍面臨一些難點。一是腦電傳感算法的魯棒性有待提升。腦電信號處于微伏數量級，無論是電子設備的電磁干擾，還是人體自身產生的其他電信號，都可能導致腦電數據失真，從而降低腦電傳感算法的識別精度。二是腦電傳感算法的泛化性不足。每個人的大腦結構都是獨一無二的，這種獨特性在腦電信號上得到了充分體現，不同個體的腦電信號在波形特征和信號強度上存在區別，對腦電傳感算法的泛化性提出了更高要求。三是腦電傳感算法的隱私性和安全性面臨挑戰。腦電信號作為人類思維活動的直接生理反映，承載著高度的私密性，如何防止腦電數據泄露或被惡意利用，成為了社會關注的問題。雖然腦電傳感面臨上述困難，但其未來的發展依舊充滿潛力，通過更加智能和高效的AI算法，有望克服腦電信號的復雜性和個體差異性，對腦電信號進行更加精準和深入的解讀。同時，隨著網絡安全技術和相關法律法規的不斷完善，腦電信號的隱私保護也將得到更加堅實的保腦電傳感算法在醫療、娛樂及教育等多個場景展現出廣闊的應用前景。醫療場景中，腦電傳感算法可以輔助疾病診斷與康復治療；娛樂場景中，腦電傳感算法可以實現腦控游戲角色，提供沉浸式體驗；教育場景中，腦電傳感算法實時監測學生學習狀態，實現個性化教學。這些新場景的應用不僅提高了工作 33腦電傳感算法通過分析患者腦電波數據，識別出大腦活動的異常模式。相比于傳統的醫療診斷方法，提供了更直接、更客觀的腦部狀態監測手段，不僅提高了診斷的效率，還為個性化治療方案提供了數據支持。隨著腦電傳感治療更加精準和可靠。例如，在癲癇的治療中，腦電傳感算法可以精準定位病灶，為手術或藥物治療提供精確指導，減少不必要的藥物使用和手術風險。此外，腦電傳感算法還應用于腦機接口（BCI）技術，通過解碼腦電信號識別患者的意圖，轉化為外部設備的控制指令，如機械臂、輪椅甚至電腦光標等，幫助癱瘓患者重新獲得運動能力[48]，不僅極大地改善了癱瘓患者的生活質量，也腦電傳感算法通過捕捉和分析玩家的腦電信號，游戲系統能夠響應玩家的意念，實現自然流暢的游戲控制，并根據玩家的情緒反應調整游戲難度和劇情走向，創造個性化的游戲體圖32具有腦電傳感功能的AR圖32具有腦電傳感功能的AR/VR頭顯Galea使游戲角色動作能夠精確且迅速地響應玩家的思維指令，有效解決原先游戲角色動作與玩家思維不同步的問題。在虛擬現實（VR）和增強現實（AR）應用中，腦電傳感算法實時監測用戶的情緒反應和注意力水平，動態調整虛擬環境中的視覺和聽覺刺激，確保用戶能夠舒適地享受虛擬體驗，避免疲勞和不適感。腦電傳感算法的應用，不僅豐富了娛樂形式，也促進了娛樂產業的創新和34腦電傳感算法監測學生大腦活動，評估學生的專注度和疲勞程度，幫助教師判斷學生能否跟上教學節奏，是否需要調整教學策略[49]。得益于腦電傳感算法精度及實時性的提升，教師能夠在課堂上實時獲圖33學生課堂注意力實時監測得學生狀態反饋，從而有效增強課堂教學的效率與質量。此外，通過腦電傳感算法對腦電信號的準確分析，能夠識別學生的學習障礙，如閱讀障礙、數學焦慮等，為教師提供有針對性的干預建議。圖33學生課堂注意力實時監測腦電傳感算法在教育場景的應用，為學生提供了更加符合其學習特點的教育資2.9光纖傳感算法通過探測光信號變化來檢測物理量的一種技術。該技術具有抗電磁干擾、高靈敏度、高可靠性、遠傳輸距離和易組網等優勢，特別適用于極端條件下的參數測量和惡劣環境下的在線監測。同時，對光纖傳感算法的研究可以更好圖34光纖傳感技術的應用的實現高精度定位監測以處理復雜的應用場圖34光纖傳感技術的應用 35近年來，光纖傳感技術取得了顯著的發展和進步，主要體現在以下幾個方一是傳感器類型的多樣化。隨著布拉格光纖光柵（FBG）傳感器、長周期光纖光柵（LPFG）傳感器和光纖布里淵傳感器等新型光纖傳感器的不斷開二是傳感網絡的智能化。通過集成先進的信號處理算法和人工智能技術，光纖傳感網絡能夠實現更加智能化的數據采集、處理和分析，提高了監測的準三是監測距離和容量的增加。新一代光纖傳感網絡能夠承載更多傳感器，實現長達幾十甚至上百千米的大容量、長距離監測，滿足了高速鐵路、高速公四是多參數監測能力的提升。光纖傳感技術已經能夠同時監測多種物理量，如溫度、壓力、振動和應變等，為結構健康監測和環境監測提供了更為全五是抗干擾性能的增強。新型光纖傳感器在設計上更加注重抗電磁干擾能雖已取得顯著進展，但光纖傳感技術仍面臨一些挑戰和難點。一是光纖傳感器的長期穩定性和可靠性仍需提升，尤其是在惡劣環境下的應用。二是光纖傳感系統的集成度和小型化仍待攻關，這涉及到傳感器的制造成本和部署便利性。三是光纖傳感數據的解調技術復雜，需要更先進的信號處理算法來提高數據的準確性和實時性。在未來，光纖傳感技術將更加智能化和網絡化，通過采用先進的數據處理技術，實現更精準的監測和分析。同時，隨著新材料和制造36效率。智慧管線應用中，光纖傳感技術實現了對油氣管道的連續監測，有效預防了泄漏和第三方破壞，保障了能源供應的安全。在環境監測方面，它能夠對典型場景A：智慧交通光纖傳感技術在智慧交通領域的應用帶來了交通監測和管理模式的變革。當車輛、行人等目標在光纖附近移動時，產生的振動使光纖產生形變，改變其物理性質，從而可以通過后向散射光的變化在終端檢測并分析出振動信號的強度，建立起